一种基于高炉煤气的二氧化碳化学吸收捕集系统

技术领域

本发明涉及CO

背景技术

二氧化碳捕集技术众多，如固体吸附法、膜分离法、氨法吸收等，其中化学吸收法应用最为广泛。

如公开号为CN115055029A的中国专利文献公开了一种二氧化碳捕集器，固体吸附剂充填于壳体的内壁和辐射管的外壁之间，用于吸附变换气中的二氧化碳。公开号为CN113491929A的中国专利文献公开了一种膜分离法捕集烟气中二氧化碳的强化工艺。公开号为CN115920592A的中国专利文献公开了一种适应高浓度二氧化碳捕集的方法，配制混合胺类水溶液作为吸收剂，进行烟道气二氧化碳的捕集。

工程应用常选择混合胺吸收剂进行CO

高炉煤气含有大量CO易造成吸收剂降解损失，并且含有硫化物、氯化物、含铁粉尘等多种复杂组分易造成吸收剂降解，因此两相吸收剂和少水吸收剂不适合应用于高炉煤气碳捕集，选择混合胺类吸收剂则必须进行工艺改进，降低捕集能耗，降低系统运行成本。

高炉炉顶煤气循环技术是钢铁行业高炉煤气碳捕集常用的匹配技术，其在理论和实践都被证明是可行的。高炉煤气经过脱CO

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于高炉煤气的二氧化碳化学吸收捕集系统，采用高压吸收、双塔再生方案，降低捕集能耗，降低捕集系统运行成本。

一种基于高炉煤气的二氧化碳化学吸收捕集系统，包括高压吸收塔、高压解析塔和常压解析塔；

所述高压吸收塔的下部设有脱硫除尘煤气入口，中部设有级间冷却器以及半贫液入口，上部设有吸收剂入口；高压吸收塔的顶部设置煤气管道将脱碳煤气送入第一水洗塔，底部设置吸收剂富液管道；

所述高压解析塔的下部设有再生气入口，底部设有吸收剂半贫液管道，顶部设置一级再生气管道与再生气冷却分离器连接；

所述常压解析塔的顶部设置二级再生气管道与高压解析塔下部的再生气入口连接，底部设有吸收剂贫液管道；

脱硫除尘煤气由高压吸收塔下部的脱硫除尘煤气入口进入，与吸收剂逆流反应后，形成脱碳煤气，经过煤气管道进入第一水洗塔底部；吸收剂由高压吸收塔上部的吸收剂入口进入，与脱硫除尘煤气反应后形成高CO

本发明中，吸收剂半贫液管道上设有贫富液换热器与常压解析塔上部连接；设有半贫液回流管道与高压吸收塔连接，半贫液回流减少系统再生溶液量，降低再生能耗。

吸收剂贫液管道上依次贫富液换热器和贫液冷却器。解析塔底部贫液需要降温后进入吸收塔，一级再生后的常压半贫液需要加热再进入常压解析塔再生，通过贫富液换热器实现热交换。

优选地，所述第一水洗塔的底部设有一级水洗管道，用于将一级水洗液通回第一水洗塔上部实现一级水洗液循环，并在一级水洗管道上设置一级水洗回流管道，用于将一级水洗液输送至高压吸收塔上部；

所述第一水洗塔的顶部设置水洗煤气管道将一级水洗煤气送入第二水洗塔下部设置的煤气入口，所述第二水洗塔的顶部设有产品煤气管道输送产品煤气，底部设有二级水洗管道实现二级水洗液循环，并在二级水洗管道上设置二级水洗回流管道，用于将二级水洗液输送至第一水洗塔上部。

优选地，所述常压解析塔的下部设有降膜板式再沸器，所述的吸收剂贫液管道分支成两条支路，一条与贫富液换热器连接；另一条与降膜板式再沸器连接，吸收剂与降膜板式再沸器内的过热蒸汽换热后再次进入常压解析塔下部。

优选地，高压解析塔顶部设置一级再生气管道，用于将再生气送入再生气冷却分离器；常压解析塔的顶部的二级再生气管道分支成两条支路，一条与高压解析塔下部的再生气入口连接，一条与再生气冷却分离器连接；所述再生气冷却分离器的顶部设置产品气管道，用于输送二氧化碳产品气；再生气冷却分离器的底部通过管路与常压解析塔的上部连接。

优选地，所述的高压吸收塔包括吸收填料段和储液塔釜，所述的吸收填料段位于储液塔釜上部。所述的吸收填料段采用波纹板结构规整填料，由亲水改性塑料填料制成。

优选地，所述的高压解析塔包括一级再生填料段和一级再生储液塔釜，所述的一级再生填料段位于一级再生储液塔釜上部。

优选地，所述的常压解析塔包括二级再生填料段和二级再生储液塔釜，所述二级再生填料段位于二级再生储液塔釜上部。

优选地，所述高压吸收塔和高压解析塔采用耐压材料，耐压1Mpa以上。

优选地，所述高压吸收塔运行压力0.6-0.8Mpa，塔温40℃-70℃；所述高压解析塔运行压力0.1-0.8Mpa，塔温50℃-70℃；所述常压解析塔运行压力0.1-0.2Mpa，塔温95℃-125℃；所述第一水洗塔，运行压力0.6-0.8Mpa，塔温30℃-50℃；所述第二水洗塔，运行压力0.6-0.8Mpa，塔温20℃-40℃；所述脱硫除尘煤气，温度40℃-50℃，总硫含量≤100ppm，粉尘含量≤10mg/Nm

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的系统采用高压吸收，双塔再生方案，降低解析塔高，利用了煤气0.6-0.8Mpa的压力进行高压再生，利用半贫液回流工艺减少再生溶液量，降低再生能耗，从而降低了解析塔的投资成本和捕集系统的运行成本。

(2)本发明提供的系统中设置了多级水洗装置，双塔水洗解决了系统的水平衡问题，降低了系统胺挥发损失。

(3)本发明提供的系统中设置了再生气多级利用装置，高压解析塔能回收常压解析塔产生的再生气的热量，对比常规工艺再生气直接由冷却水冷却，进行了系统热量优化，降低捕集能耗。

附图说明

图1为本发明一种基于高炉煤气的二氧化碳化学吸收捕集系统结构示意图。

图中：1-高压吸收塔；2-高压解析塔；3-常压解析塔；4-脱硫除尘煤气入口；5-级间冷却器；6-半贫液入口；7-吸收剂入口；8-吸收剂富液管道；9-吸收剂半贫液管道；10-吸收剂贫液管道；11-半贫液回流管道；12-贫液冷却器；13-贫富液换热器；14-第一水洗塔；15-第二水洗塔；16-一级水洗管道；17-一级水洗回流管道；18-水洗煤气管道；19-二级水洗管道；20-二级水洗回流管道；21-再生气冷却分离器；22-降膜板式再沸器；23-二级再生气管道；24-再生气入口；25-一级再生气管道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

如图1所示，一种基于高炉煤气的二氧化碳化学吸收捕集系统，包括高压吸收塔1、高压解析塔2和常压解析塔3。

高压吸收塔1下部设有脱硫除尘煤气入口4，中部设置级间冷却器5及半贫夜入口6；顶部设有煤气管道将脱碳煤气送入第一水洗塔14，底部设有吸收剂富液管道8将富液送入高压解析塔2。

高压解析塔2下部设有再生气入口24，底部设有吸收剂半贫液管道9将半贫液送入常压解析塔3；顶部设置一级再生气管道25与再生气冷却分离器21连接。

常压解析塔3顶部设有二级再生气管道23将再生气送入高压解析塔2，底部设置吸收剂贫液管道10将贫液送至高压吸收塔1。

具体工作过程中，脱硫除尘煤气由高压吸收塔1下部的脱硫除尘煤气入口4进入，与吸收剂逆流反应后，形成脱碳煤气，经过煤气管道进入第一水洗塔14下部，与水洗塔水逆流接触后，脱除煤气中携带的部分胺蒸汽，经过水洗煤气管道进入第二水洗塔底部，进一步脱除胺蒸汽后，从产品煤气管道排出。

吸收剂由高压吸收塔1上部的吸收剂入口7进入，吸收剂与脱硫除尘煤气反应后，形成高CO

本发明实施例中，吸收剂半贫液管道9上设置贫富液换热器13与常压解析塔3上部连接；通过半贫液回流管道11与高压吸收塔1连接，通过半贫液回流减少系统再生溶液量，降低再生能耗。

吸收剂贫液管道10上依次贫富液换热器13和贫液冷却器12。常压解析塔3底部贫液需要降温后进入高压吸收塔1，一级再生后的常压半贫液需要加热再进入常压解析塔3再生，通过贫富液换热器13实现热交换。

第一水洗塔14的底部设有一级水洗管道16，用于将一级水洗液通回第一水洗塔14上部实现一级水洗液循环，并在一级水洗管道16上设置一级水洗回流管道17，用于将一级水洗液输送至高压吸收塔1上部。

第一水洗塔14的顶部设置水洗煤气管道18将一级水洗煤气送入第二水洗塔15下部设置的煤气入口，第二水洗塔15的顶部设有产品煤气管道输送产品煤气，底部设有二级水洗管道19实现二级水洗液循环，并在二级水洗管道19上设置二级水洗回流管道20，用于将二级水洗液输送至第一水洗塔14上部。

常压解析塔3的下部设有降膜板式再沸器22，吸收剂贫液管道10分支成两条支路，一条与贫富液换热器13连接；另一条与降膜板式再沸器22连接，吸收剂与降膜板式再沸器22内的过热蒸汽换热后再次进入常压解析塔3下部。

高压解析塔2顶部设置一级再生气管道25，用于将再生气送入再生气冷却分离器21；常压解析塔3的顶部的二级再生气管道23分支成两条支路，一条与高压解析塔2下部的再生气入口24连接，一条与再生气冷却分离器21连接；再生气冷却分离器21的顶部设置产品气管道，用于输送二氧化碳产品气；再生气冷却分离器21的底部通过管路与常压解析塔3的上部连接。

高压吸收塔1包括吸收填料段和储液塔釜，吸收填料段位于储液塔釜上部，采用波纹板结构规整填料，由亲水改性塑料填料制成。高压吸收塔塔高5m，吸收填料段高2.5-3m。

高压解析塔2包括一级再生填料段和一级再生储液塔釜，一级再生填料段位于一级再生储液塔釜上部，高压解析塔塔高1.5m，吸收填料段高0.5-1m。

常压解析塔3包括二级再生填料段和二级再生储液塔釜，二级再生填料段位于二级再生储液塔釜上部，常压解析塔塔高4m，吸收填料段高2-2.5m。

高压吸收塔和高压解析塔采用耐压材料，耐压1Mpa。

本发明实施例中，高压吸收塔运行压力0.8Mpa，最高塔温65℃；高压解析塔运行压力0.1Mpa，塔温50℃；常压解析塔运行压力0.1Mpa，塔温115℃；第一水洗塔，运行压力0.8Mpa，塔温40℃；第二水洗塔，运行压力0.8Mpa，塔温30℃；脱硫除尘煤气，温度40℃，总硫含量0ppm，粉尘含量0mg/Nm

以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。